RU2741046C1 - Method for production of large-size contour annular article from heat-resistant nickel-base alloy - Google Patents

Method for production of large-size contour annular article from heat-resistant nickel-base alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2741046C1
RU2741046C1 RU2020124799A RU2020124799A RU2741046C1 RU 2741046 C1 RU2741046 C1 RU 2741046C1 RU 2020124799 A RU2020124799 A RU 2020124799A RU 2020124799 A RU2020124799 A RU 2020124799A RU 2741046 C1 RU2741046 C1 RU 2741046C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
rolling
workpiece
carried out
hours
Prior art date
Application number
RU2020124799A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Владимирович Шильников
Илья Викторович Кабанов
Александр Иассонович Дмитриев
Ольга Геннадьевна Нефедова
Борис Владимирович Троянов
Денис Сергеевич Пенкин
Антон Сергеевич Лачков
Original Assignee
Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" filed Critical Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь"
Priority to RU2020124799A priority Critical patent/RU2741046C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2741046C1 publication Critical patent/RU2741046C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K21/00Making hollow articles not covered by a single preceding sub-group
    • B21K21/06Shaping thick-walled hollow articles, e.g. projectiles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: metal forming.
SUBSTANCE: invention relates to metal forming and can be used in production of large-size contour annular articles from heat-resistant nickel-based alloys, in particular, a turbine housing. A circular billet is obtained by depositing and subsequent piercing of a vacuum arc remelting ingot with diameter of 500 mm. Rectangular ring is produced from annular billet by hot drawing in 3-5 cycles. Each cycle includes methodical heating and rolling. After the first cycle, the workpiece is annealed. Then, hot forming is followed by shaping the workpiece and heat treatment.
EFFECT: as a result, higher efficiency of articles manufacturing and improvement of their structure and mechanical properties.
1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

1. Область техники1. Field of technology

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления крупногабаритных сложноконтурных кольцевых изделий из жаропрочных сплавов на никелевой основе, в частности корпуса турбины. Предлагаемый способ включает получение кольцевой заготовки путем осадки и последующей прошивки слитка вакуумного дугового переплава диаметром 500 мм, горячую раскатку исходной кольцевой заготовки с получением кольца прямоугольного сечения. Горячую раскатку исходной кольцевой заготовки осуществляют за 3-5 циклов, каждый из которых включает методический нагрев и раскатку, причем после первого цикла горячей раскатки осуществляют отжиг заготовки. Затем после горячей штамповки производят профильную раскатку заготовки и термическую обработку. Способ позволяет получить крупногабаритные сложноконтурные кольцевые изделия из жаропрочного сплава на никелевой основе и обеспечивает максимальную производительность и экономичность процесса.The invention relates to the processing of metals by pressure, and in particular to methods for manufacturing large-sized complex-contour annular products made of heat-resistant nickel-based alloys, in particular, the turbine housing. The proposed method includes obtaining an annular billet by upsetting and subsequent piercing of an ingot of vacuum arc remelting with a diameter of 500 mm, hot rolling of the original annular billet to obtain a ring of rectangular section. Hot rolling of the initial circular blank is carried out in 3-5 cycles, each of which includes methodical heating and rolling, and after the first cycle of hot rolling the blank is annealed. Then, after hot stamping, the billet is profiled and heat treated. EFFECT: method makes it possible to obtain large-sized complex-contour annular products made of heat-resistant nickel-based alloy and provides maximum productivity and economy of the process.

2. Предшествующий уровень техники2. Prior art

Известен «Способ изготовления цельнокатаных колец из жаропрочных никелевых сплавов» (Патент RU 2 349 410 (В21Н 1/06, C22F 1/10), 2007) включающий изготовление кованой кольцевой заготовки, ее нагрев, горячую раскатку в условиях, близких к изотермическим, и последующую термическую обработку полученного в результате раскатки кольца. Недостаток способа заключается в том, что техническим решением не предусмотрено изготовление сложноконтурных колец.The known "Method for the manufacture of solid-rolled rings from heat-resistant nickel alloys" (Patent RU 2 349 410 (B21H 1/06, C22F 1/10), 2007) includes the manufacture of a forged ring blank, its heating, hot rolling in conditions close to isothermal, and subsequent heat treatment of the ring obtained as a result of rolling. The disadvantage of this method is that the technical solution does not provide for the production of complex contour rings.

Известен «Способ изготовления раскатных кольцевых заготовок из высоколегированных никелевых сплавов» (Патент RU №2335372 (В21Н 1/06, C22F 1/10), 2007), включающий осадку, прошивку, просечку и разгонку по диаметру, затем раскатанную заготовку термообрабатывают в режиме перестаривания и калибруют по диаметру в нагретом состоянии. Недостатком указанного способа является невозможность его применения для изготовления крупногабаритных изделий и невозможность обеспечения полной гарантии предотвращения трещинообразования.Known "Method for the manufacture of rolled ring blanks from high-alloy nickel alloys" (Patent RU No. 2335372 (B21H 1/06, C22F 1/10), 2007), including upsetting, piercing, punching and distillation in diameter, then the rolled blank is heat treated in the overaging mode and calibrated for diameter in a heated state. The disadvantage of this method is the impossibility of its use for the manufacture of large-sized products and the impossibility of providing a full guarantee of prevention of cracking.

Известен «Способ изготовления раскатных кольцевых заготовок из высоколегированных никелевых сплавов» (Патент RU №2342215 (В21Н 1/06, B21K 21/02, B21J 5/00, B21J 1/06), 2006), включающий получение исходной кольцевой заготовки прямоугольного сечения, горячую раскатку, калибровку и термообработку раскатанной заготовки. Недостатком способа является высокие трудозатраты на изготовление крупногабаритных изделий.Known "Method of manufacturing rolled circular blanks from high-alloyed nickel alloys" (Patent RU No. 2342215 (B21H 1/06, B21K 21/02, B21J 5/00, B21J 1/06), 2006), including obtaining an initial circular blank of rectangular section, hot rolling, calibration and heat treatment of the rolled blank. The disadvantage of this method is the high labor costs for the manufacture of large-sized products.

Известен также, принятый заявителем за наиболее близкий аналог, «Способ изготовления крупногабаритной кольцевой детали газотурбинного двигателя из жаропрочного сплава на никелевой основе» (Патент RU 2703764 (B21K 21/08, В21Н 1/06, 2019) включающий горячую штамповку цельнокатаной заготовки, полученной путем осадки вакуумного дугового слитка весом порядка двух с половиной тонн, последующей прошивки, протяжки и раскатки прошитой заготовки, и последующую термическую и механическую обработку профилированной заготовки.It is also known, adopted by the applicant for the closest analogue, "A method of manufacturing a large-sized annular part of a gas turbine engine from a heat-resistant alloy on a nickel basis" (Patent RU 2703764 (B21K 21/08, B21N 1/06, 2019) including hot stamping of a solid-rolled billet obtained by upsetting of a vacuum arc ingot weighing about two and a half tons, subsequent piercing, broaching and rolling of the pierced billet, and subsequent thermal and mechanical treatment of the profiled billet.

Недостаток способа-прототипа заключается в том, что техническим решением не оговаривается режим нагрева под раскатку заготовки и не предусмотрено изготовление сложноконтурных изделий.The disadvantage of the prototype method is that the technical solution does not stipulate the heating mode for rolling the workpiece and does not provide for the production of complex contour products.

3. Сущность изобретения3. The essence of the invention

3.1. Постановка технической задачи3.1. Technical problem statement

Задачей настоящей изобретения является получение крупногабаритного сложноконтурного изделия из жаропрочного сплава на никелевой основе, обеспечение максимальной производительности и экономичности процесса.The objective of the present invention is to obtain a large-sized complex-contoured product from a heat-resistant alloy on a nickel basis, to ensure maximum productivity and economy of the process.

Результат решения технической задачиThe result of solving a technical problem

Решение задачи достигается горячей штамповкой кольцевой заготовки прямоугольного сечения с последующей профильной раскаткой и термической обработкой. Заготовку прямоугольного сечения получают путем осадки вакуумного дугового слитка диаметром 500 мм и весом порядка двух с половиной тонн, последующей прошивки осаженной заготовки, горячей раскатки и механической обработки. При этом достигается: высокая производительность, снижение трудоемкости, улучшение структуры и механических свойств готовых изделий.The solution to the problem is achieved by hot stamping of a circular billet of rectangular cross-section, followed by profile rolling and heat treatment. A billet of rectangular cross-section is obtained by upsetting a vacuum arc ingot with a diameter of 500 mm and a weight of about two and a half tons, followed by piercing of the upset billet, hot rolling and mechanical processing. This achieves: high productivity, reduced labor intensity, improved structure and mechanical properties of finished products.

3.2. Отличительные признаки3.2. Features

В отличии от известного технического решения, включающего получение исходной кольцевой заготовки прямоугольного сечения, получение из нее профилированной заготовки и термообработки; в заявленном техническом решении исходную кольцевую заготовку прямоугольного сечения, полученную путем осадки и последующей прошивки вакуумного дугового слитка диаметром 500 мм, подвергают горячей раскатке за 3÷5 циклов, при этом нагрев металла осуществляют методически, и после первого цикла проводят отжиг, после чего осуществляют горячую штамповку, профильную раскатку и термическую обработку.In contrast to the known technical solution, which includes obtaining an initial circular billet of rectangular section, obtaining a profiled billet from it and heat treatment; in the claimed technical solution, the initial circular billet of rectangular cross-section, obtained by upsetting and subsequent piercing of a vacuum arc ingot with a diameter of 500 mm, is hot rolled for 3 ÷ 5 cycles, while the metal is heated methodically, and after the first cycle, annealing is carried out, after which hot stamping, profile rolling and heat treatment.

Горячую раскатку осуществляют с использованием гладкого валка и дорна до получения цельнокатаного кольца прямоугольного сечения. Раскатку осуществляют за 3÷5 непрерывно повторяющихся циклов. Циклы включают операции-нагрева и раскатки заготовки.Hot rolling is carried out using a smooth roll and mandrel to obtain a solid-rolled rectangular ring. The rolling is carried out in 3 ÷ 5 continuously repeating cycles. The cycles include heating and rolling operations.

Нагрев под раскатку осуществляют по режиму: температура печи при посадке металла не должна быть выше 400°С, затем выполняют выдержку при этой температуре не менее 2-х часов, после чего увеличивают температуру до 600÷650°C с произвольной скоростью и производят выдержку не менее 1 -го часа, далее поднимают температуру до 1170÷1190°С со скоростью не более 70 град/час и осуществляют выдержку при этой температуре не менее 1-го часа.Heating for rolling is carried out according to the mode: the temperature of the furnace when planting the metal should not be higher than 400 ° C, then hold at this temperature for at least 2 hours, after which the temperature is increased to 600 ÷ 650 ° C at an arbitrary speed and the exposure is not performed. less than 1 hour, then the temperature is raised to 1170 ÷ 1190 ° C at a rate of no more than 70 deg / hour and holding at this temperature is carried out for at least 1 hour.

После выполнения первого цикла раскатки производят отжиг для снятия внутренних напряжений и исключения образования трещин при последующей механической обработке и деформации. Отжиг производят по режиму: нагрев при температуре 1050÷1080°С, выдержка при этой температуре в течение 2÷3 часов, охлаждение с печью до температуры не более 600°С и далее на воздухе.After completing the first rolling cycle, annealing is performed to relieve internal stresses and eliminate the formation of cracks during subsequent machining and deformation. Annealing is performed according to the following regime: heating at a temperature of 1050 ÷ 1080 ° C, holding at this temperature for 2 ÷ 3 hours, cooling with a furnace to a temperature of no more than 600 ° C and then in air.

Полученное после раскатки цельнокатаное кольцо прямоугольного сечения подвергают промежуточной механической обработке и производят горячую штамповку. Штамповка цельнокатаного кольца прямоугольного сечения включает выдавливание приводным пуансоном симметричной заготовки, в объеме образованном поверхностями верхнего и нижнего инструмента.The solid-rolled rectangular ring obtained after rolling is subjected to intermediate machining and hot stamping is performed. Stamping of a solid-rolled rectangular-section ring includes extrusion of a symmetrical workpiece by a driven punch in the volume formed by the surfaces of the upper and lower tools.

Затем осуществляют профильную раскатку в составном калибре с использованием сборного дорна-оправки. При этом нагрев под профильную раскатку осуществляют по режиму: температура печи при посадке металла не должна быть выше 400°С, затем производят выдержку при этой температуре не менее 2-х часов, после чего увеличивают температуру до 600÷650°c с произвольной скоростью и производят выдержку не менее 1-го часа, далее поднимают температуру до 1170÷1190°C со скоростью не более 70 град/час и осуществляют выдержку при этой температуре не менее 1-го часа.Then, profile rolling is carried out in a compound caliber using a prefabricated mandrel-mandrel. In this case, heating for profile rolling is carried out according to the mode: the temperature of the furnace when planting the metal should not be higher than 400 ° C, then hold at this temperature for at least 2 hours, after which the temperature is increased to 600 ÷ 650 ° C at an arbitrary speed and hold for at least 1 hour, then raise the temperature to 1170 ÷ 1190 ° C at a rate of no more than 70 deg / hour and hold at this temperature for at least 1 hour.

После проведения раскатки сложноконтурное кольцевое изделие подвергают термической обработке, которую производят по следующему режиму:After rolling, the complex-contour annular product is subjected to heat treatment, which is carried out according to the following mode:

- закалка с температурой 1130÷1150°С, выдержка 1,0÷1,5 часа, охлаждение на воздухе;- quenching with a temperature of 1130 ÷ 1150 ° C, exposure 1.0 ÷ 1.5 hours, air cooling;

- старение 780÷830°С, выдержка 15 часов, охлаждение на воздухе.- aging 780 ÷ 830 ° C, exposure 15 hours, air cooling.

Далее осуществляют окончательную механическую обработку сложноконтурного изделия.Further, the final machining of the complex contour product is carried out.

3.3. Перечень фигур чертежей3.3. List of drawing figures

На фиг. 1 представлена структурная блок-схема способа изготовления крупногабаритных сложноконтурных кольцевых изделий из жаропрочного сплава на никелевой основе, где 1. - Подготовка слитка вакуумного дугового переплава,, 2. - Осадка и прошивка мерной заготовки на прессе 200МН, 3. - Горячая раскатка на кольцепрокатном стане, 4. - Промежуточная механическая обработка, 5 - Штамповка на прессе 200МН, 6. - Профильная раскатка, 7. - Термическая и окончательная механическая обработка.FIG. 1 shows a block diagram of a method for manufacturing large-sized complex-contour ring products from a heat-resistant alloy on a nickel base, where 1. - Preparation of an ingot of vacuum arc remelting, 2. - Upsetting and piercing of a dimensional billet on a press 200MN, 3. - Hot rolling on a ring rolling mill , 4. - Intermediate machining, 5 - Stamping on a press 200MN, 6. - Profile rolling, 7. - Heat and final machining.

4. Описание изобретения4. Description of the invention

В заявленном техническом решении рассмотрена возможность изготовления крупногабаритного сложноконтурного кольцевого изделия из цельной заготовки полученной горячей штамповкой с последующей профильной раскаткой. Общая схема производства, следующая:In the claimed technical solution, the possibility of manufacturing a large-sized complex-contour annular product from a solid billet obtained by hot stamping with subsequent profiled rolling is considered. The general production scheme is as follows:

Слиток вакуумного дугового переплава 0500 мм (~2500 кг) → механическая обработка слитка и раскрой на мерную длину → осадка + прошивка, пресс 200МН → раскатка на кольцепрокатном стане (КПС) → механическая обработка → штамповка, пресс 200МН → профильная раскатка → термическая и окончательная механическая обработка.Vacuum arc remelting ingot 0500 mm (~ 2500 kg) → mechanical processing of the ingot and cutting to length → upsetting + piercing, press 200MN → rolling on a ring rolling mill (KPS) → mechanical processing → stamping, press 200MN → profile rolling → thermal and final mechanical restoration.

Слиток вакуумного дугового переплава 0500 мм (весом ~2500 кг) подвергают механической обработке (до 15 мм на сторону) и производят раскрой на мерную длину. После чего изготавливаю с двух сторон фаски 30×45° (Фиг. 1, блок 1).An ingot of vacuum arc remelting 0500 mm (weighing ~ 2500 kg) is subjected to machining (up to 15 mm per side) and cut to the measured length. Then I make bevels 30 × 45 ° on both sides (Fig. 1, block 1).

Для формирования мелкозернистой структуры и получения необходимого уровня механических свойств, а также с целью исключения при деформации образования грубых поверхностных дефектов, нагрев металла осуществляют методически, исключая резкий перепад температур между поверхностными и внутренними слоями по режиму: температура печи при посадке металла не должна быть выше 400°С, затем производят выдержку при этой температуре не менее 2-х часов, после чего увеличивают температуру до 600÷650°C с произвольной скоростью и производят выдержку не менее 1-го часа, далее поднимают температуру до 1170÷1190°С со скоростью не более 60 град/час и осуществляют выдержку при этой температуре в течение 3÷4-х часов.To form a fine-grained structure and obtain the required level of mechanical properties, as well as to exclude the formation of rough surface defects during deformation, the metal is heated methodically, excluding a sharp temperature difference between the surface and inner layers according to the mode: the furnace temperature during metal planting should not be higher than 400 ° С, then hold at this temperature for at least 2 hours, after which the temperature is increased to 600 ÷ 650 ° C at an arbitrary speed and hold for at least 1 hour, then the temperature is raised to 1170 ÷ 1190 ° С at a speed no more than 60 deg / hour and hold at this temperature for 3 ÷ 4 hours.

Осадку нагретой мерной заготовки производят на высоту 510 мм после чего за два хода осуществляют прошивку осаженной заготовки прошивнем в соотношении 1 к 3 диаметра прошивня к диаметру осаженной заготовки, с использованием графита и опилок в качестве смазки. С начала производят предварительную прошивку на глубину 1/3 высоты заготовки, затем заготовку переворачивают на 180° и выполняют окончательную прошивку (Фиг. 1, блок 2).The upsetting of the heated measuring workpiece is carried out to a height of 510 mm, after which, in two strokes, the upset workpiece is pierced by piercing in a ratio of 1 to 3 of the piercing diameter to the diameter of the upset workpiece, using graphite and sawdust as a lubricant. From the beginning, preliminary piercing is performed to a depth of 1/3 of the height of the workpiece, then the workpiece is turned 180 ° and the final piercing is performed (Fig. 1, block 2).

Затем осуществляют горячую раскатку с использованием гладкого валка и дорна до получения цельнокатаного кольца прямоугольного сечения. Раскатку осуществляют за 3÷5 непрерывно повторяющихся циклов. Циклы включают операции нагрева и раскатки заготовки (Фиг. 1, блок 3).Then, hot rolling is carried out using a smooth roll and a mandrel to obtain a solid-rolled rectangular ring. The rolling is carried out in 3 ÷ 5 continuously repeating cycles. The cycles include the operation of heating and rolling the billet (Fig. 1, block 3).

Нагрев под раскатку осуществляют по режиму: температура печи при посадке металла не должна быть выше 400°С, затем выполняют выдержку при этой температуре не менее 2-х часов, после чего увеличивают температуру до 600÷650°C с произвольной скоростью и производят выдержку не менее 1-го часа, далее поднимают температуру до 1170÷1190°С со скоростью не более 70 град/час и осуществляют выдержку при этой температуре не менее 1-го часа.Heating for rolling is carried out according to the mode: the temperature of the furnace when planting the metal should not be higher than 400 ° C, then hold at this temperature for at least 2 hours, after which the temperature is increased to 600 ÷ 650 ° C at an arbitrary speed and the exposure is not performed. less than 1 hour, then the temperature is raised to 1170 ÷ 1190 ° C at a rate of no more than 70 deg / h and holding at this temperature is carried out for at least 1 hour.

После выполнения первого цикла раскатки производят отжиг для снятия внутренних напряжений и исключения образования трещин при последующей механической обработке и деформации. Отжиг производят по режиму: нагрев при температуре 1050÷1080°С, выдержка при этой температуре в течение 2÷3 часов, охлаждение с печью до температуры не более 600°С и далее на воздухе.After completing the first rolling cycle, annealing is performed to relieve internal stresses and eliminate the formation of cracks during subsequent machining and deformation. Annealing is performed according to the following regime: heating at a temperature of 1050 ÷ 1080 ° C, holding at this temperature for 2 ÷ 3 hours, cooling with a furnace to a temperature of no more than 600 ° C and then in air.

Полученное после раскатки цельнокатаное кольцо прямоугольного сечения подвергают промежуточной механической обработке и производят штамповку (Фиг. 1, блок 4 и 5). Штамповка кольца включает выдавливание приводным пуансоном симметричной заготовки, в объеме образованном поверхностями верхнего и нижнего инструмента. Перед нагревом под деформацию на всю поверхность цельнокатаного кольца наносится суспензия, приготовленная из бустилата и огнеупорного цемента. При транспортировке кольца губки манипулятора, в зоне контакта с металлом, изолируются муллитокремнеземистым материалом. Перед штамповкой на рабочую поверхность инструмента наносится смазка, состоящая из графита и воды.The solid-rolled rectangular ring obtained after rolling is subjected to intermediate machining and stamping (Fig. 1, block 4 and 5). The punching of the ring includes the extrusion of a symmetrical workpiece by a driven punch in the volume formed by the surfaces of the upper and lower tools. Before heating for deformation, a suspension prepared from bustilate and refractory cement is applied to the entire surface of the solid-rolled ring. During the transportation of the rings, the manipulator jaws, in the zone of contact with the metal, are insulated with mullite-silica material. Before stamping, a lubricant consisting of graphite and water is applied to the working surface of the tool.

Затем осуществляют профильную раскатку в составном калибре с использованием сборного дорна-оправки (Фиг. 1, блок 6).Then carry out the profile rolling in a compound caliber using a prefabricated mandrel-mandrel (Fig. 1, block 6).

Нагрев под профильную раскатку осуществляют по режиму: температура печи при посадке металла не должна быть выше 400°С, затем выполняют выдержку при этой температуре не менее 2-х часов, после чего увеличивают температуру до 600÷650°C с произвольной скоростью и производят выдержку не менее 1-го часа, далее поднимают температуру до 1170÷1190°С со скоростью не более 70 град/час и осуществляют выдержку при этой температуре не менее 1-го часа.Heating for profile rolling is carried out according to the following mode: the furnace temperature during metal planting should not be higher than 400 ° C, then hold at this temperature for at least 2 hours, after which the temperature is increased to 600 ÷ 650 ° C at an arbitrary speed and hold not less than 1 hour, then the temperature is raised to 1170 ÷ 1190 ° C at a rate of no more than 70 deg / h and holding at this temperature is carried out for at least 1 hour.

После проведения раскатки сложноконтурное кольцевое изделие подвергают термической обработке (Фиг. 1, блок 7), которую производят по следующему режиму:After rolling, the complex-contour annular product is subjected to heat treatment (Fig. 1, block 7), which is carried out according to the following mode:

- закалка с температурой 1130÷1150°С, выдержка 1,0÷1,5 часа, охлаждение на воздухе;- quenching with a temperature of 1130 ÷ 1150 ° C, exposure 1.0 ÷ 1.5 hours, air cooling;

- старение 780÷830°С, выдержка 15 часов, охлаждение на воздухе.- aging 780 ÷ 830 ° C, exposure 15 hours, air cooling.

Далее осуществляют окончательную механическую обработку сложноконтурного изделия (Фиг. 1, блок 7).Further, the final machining of the complex contour product is carried out (Fig. 1, block 7).

В результате использования предлагаемого способа повышается качество полученных после раскатки цельнокатаных колец прямоугольного сечения за счет обеспечения прошивки оптимального отверстия и исключения трещинообразования при раскатке.As a result of using the proposed method, the quality of the solid-rolled rings of rectangular cross-section obtained after rolling increases due to the provision of the optimal hole piercing and the elimination of cracking during rolling.

Использование предлагаемого способа позволяет получить крупногабаритные сложноконтурные кольцевые изделия из жаропрочного сплава на никелевой основе и достичь высокой производительности, снизить трудоемкость, улучшить структуру и механические свойства готовых изделий.The use of the proposed method makes it possible to obtain large-sized complex-contour annular products from a heat-resistant alloy on a nickel base and to achieve high productivity, reduce labor intensity, improve the structure and mechanical properties of finished products.

5. Пример конкретного выполнения (реализация способа)5. An example of a specific implementation (implementation of the method)

Выполнение способа показано на примере сплава ЭП708-ВД. Производство изделия осуществляли по следующей схеме:The implementation of the method is shown on the example of EP708-VD alloy. The product was manufactured according to the following scheme:

Слиток вакуумного дугового переплава ∅500 мм (~2500 кг) → механическая обработка слитка и раскрой на мерную длину → осадка + прошивка, пресс 200МН → раскатка на кольцепрокатном стане (КПС) → механическая обработка → штамповка, пресс 200МН → профильная раскатка → термическая и окончательная механическая обработка.Vacuum arc remelting ingot ∅500 mm (~ 2500 kg) → machining of the ingot and cutting to length → upsetting + piercing, press 200MN → rolling on a ring rolling mill (KPS) → mechanical processing → stamping, press 200MN → profile rolling → thermal and final machining.

Вакуумный дуговой слиток диаметром 500 мм механически обработали и раскроили на мерную длину. Затем произвели осадку и осуществили прошивку осаженной заготовки за два хода. С начала произвели предварительную прошивку на глубину 1/3 высоты заготовки, затем заготовку перевернули на 180° и выполнили окончательную прошивку.A vacuum arc ingot with a diameter of 500 mm was machined and cut to length. Then upsetting was carried out and the upsetting workpiece was pierced in two strokes. From the beginning, preliminary piercing was carried out to a depth of 1/3 of the height of the workpiece, then the workpiece was turned 180 ° and the final piercing was performed.

Далее произвели горячую раскатку кольцевой заготовки на кольцепрокатном стане до получения цельнокатаного кольца прямоугольного сечения. Раскатку осуществили за 4 непрерывно повторяющихся цикла, включающих операции нагрева и раскатки заготовки. При этом, после выполнения первого цикла раскатки произвели отжиг по режиму: нагрев при температуре 1050÷1080°С, выдержка при этой температуре в течение 2÷3 часов, охлаждение с печью до температуры не более 600°С и далее на воздухе.Next, the circular billet was hot rolled on a ring rolling mill to obtain a solid-rolled rectangular ring. The rolling was carried out in 4 continuously repeating cycles, including the operations of heating and rolling the billet. In this case, after completing the first rolling cycle, annealing was performed according to the following regime: heating at a temperature of 1050 ÷ 1080 ° C, holding at this temperature for 2 ÷ 3 hours, cooling with a furnace to a temperature of no more than 600 ° C and then in air.

Полученное после раскатки цельнокатаное кольцо прямоугольного сечения подвергли промежуточной механической обработке и произвели штамповку. После чего осуществили профильную раскатку в составном калибре с использованием сборного дорна-оправки и подвергли изделие термической обработке. Термообработку производили по режиму: закалка с температурой 1130÷1150°С, выдержка 1,0÷1,5 часа, охлаждение на воздухе, далее старение 780÷830°С, выдержка 15 часов, охлаждение на воздухе.The solid-rolled rectangular ring obtained after rolling was subjected to intermediate machining and stamping. After that, profiled rolling was carried out in a composite caliber using a prefabricated mandrel-mandrel and the product was subjected to heat treatment. Heat treatment was carried out according to the following regime: quenching with a temperature of 1130 ÷ 1150 ° C, holding 1.0 ÷ 1.5 hours, cooling in air, then aging at 780 ÷ 830 ° C, holding for 15 hours, cooling in air.

Затем выполнили окончательную механическую обработку сложноконтурного кольцевого изделия.Then completed the final machining of the complex-contour annular product.

Полученное изделие относится к первой группе контроля по ОСТ 1 00021, который предусматривает контроль механических свойств и макроструктуры на кольцевом припуске каждого кольца.The resulting product belongs to the first control group according to OST 100021, which provides for the control of mechanical properties and macrostructure at the annular allowance of each ring.

Контроль качества изделия осуществляли в объеме ОСТ 1 90396 на образцах, вырезанных из кольцевого припуска в состоянии поставки. Уровень механических свойств при температуре 20°С на образцах, вырезанных в тангенциальном направлении, соответствует требованиям ОСТ 1 90396 и имеет достаточный запас по всем характеристикам. Макроструктура удовлетворительная. Результаты контрольно-сдаточных испытаний представлены в таблице 1.The quality control of the product was carried out in the amount of OST 1 90396 on samples cut from the annular allowance in the state of delivery. The level of mechanical properties at a temperature of 20 ° C on specimens cut in the tangential direction meets the requirements of OST 1 90396 and has a sufficient margin for all characteristics. The macrostructure is satisfactory. The results of the control tests are presented in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Использование вышеуказанного способа позволяет получать крупногабаритные сложноконтурные кольцевые изделия из жаропрочного никелевого сплава ЭП708-ВД, полностью соответствующие по механическим свойствам и макроструктуре требованиям ОСТ 1 90396 «Кольца цельнокатаные точные из легированных коррозионностойких, жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов. Общие технические условия».The use of the above method makes it possible to obtain large-sized complex ring products made of EP708-VD heat-resistant nickel alloy, which fully comply with the mechanical properties and macrostructure requirements of OST 1 90396 “Solid-rolled precision rings made of alloyed corrosion-resistant, heat-resistant and heat-resistant steels and alloys. General technical conditions ".

Claims (2)

1. Способ изготовления крупногабаритного сложноконтурного кольцевого изделия из жаропрочного сплава на никелевой основе, включающий получение исходной кольцевой заготовки путем осадки и последующей прошивки слитка вакуумного дугового переплава диаметром 500 мм, горячую раскатку исходной кольцевой заготовки с получением кольца прямоугольного сечения, последующую горячую штамповку и термическую обработку, отличающийся тем, что горячую раскатку исходной кольцевой заготовки осуществляют за 3-5 циклов, каждый из которых включает методический нагрев и раскатку, после первого цикла горячей раскатки осуществляют отжиг заготовки, а после горячей штамповки производят профильную раскатку нагретой заготовки и термическую обработку, при этом методический нагрев заготовки перед раскаткой и ее нагрев перед профильной раскаткой осуществляют в печи, температура которой при посадке заготовки не выше 400°, осуществляют выдержку заготовки при указанной температуре не менее двух часов, затем увеличивают температуру в печи до 600-650°С с произвольной скоростью и выдерживают не менее одного часа, после чего поднимают температуру до 1170-1190°С со скоростью не более 70 град./час и осуществляют выдержку при этой температуре не менее одного часа, отжиг заготовки включает ее нагрев в печи при температуре 1050-1080°С, выдержку при указанной температуре в течение 2-3 часов, охлаждение с печью до температуры не более 600°С и далее на воздухе, а термическую обработку осуществляют путем закалки при температуре 1130-1150°С, выдержки 1,0-1,5 часа, охлаждения на воздухе, последующего старения при температуре 780-830°C с выдержкой 15 часов и охлаждения на воздухе.1. A method of manufacturing a large-sized complex-contour annular product from a heat-resistant alloy on a nickel base, including obtaining an initial annular billet by upsetting and subsequent piercing of an ingot of vacuum arc remelting with a diameter of 500 mm, hot rolling of an initial annular billet to obtain a ring of rectangular cross-section, subsequent hot stamping and heat treatment characterized in that the hot rolling of the initial annular workpiece is carried out in 3-5 cycles, each of which includes methodical heating and rolling, after the first cycle of hot rolling, the workpiece is annealed, and after hot stamping, the profile rolling of the heated workpiece and heat treatment are performed, while methodical heating of the workpiece before rolling and its heating before profile rolling is carried out in a furnace, the temperature of which when planting the workpiece is not higher than 400 °, the workpiece is held at the specified temperature for at least two hours, then those the temperature in the furnace up to 600-650 ° С at an arbitrary speed and held for at least one hour, after which the temperature is raised to 1170-1190 ° С at a rate of no more than 70 degrees / hour and the holding at this temperature is carried out for at least one hour, annealing the workpiece includes its heating in a furnace at a temperature of 1050-1080 ° C, holding at this temperature for 2-3 hours, cooling with a furnace to a temperature of no more than 600 ° C and then in air, and heat treatment is carried out by quenching at a temperature of 1130- 1150 ° C, exposure 1.0-1.5 hours, cooling in air, subsequent aging at a temperature of 780-830 ° C with exposure for 15 hours and cooling in air. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед горячей штамповкой кольцо прямоугольного сечения подвергают промежуточной механической обработке.2. The method according to claim 1, characterized in that before hot stamping, the rectangular ring is subjected to intermediate machining.
RU2020124799A 2020-07-27 2020-07-27 Method for production of large-size contour annular article from heat-resistant nickel-base alloy RU2741046C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124799A RU2741046C1 (en) 2020-07-27 2020-07-27 Method for production of large-size contour annular article from heat-resistant nickel-base alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124799A RU2741046C1 (en) 2020-07-27 2020-07-27 Method for production of large-size contour annular article from heat-resistant nickel-base alloy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2741046C1 true RU2741046C1 (en) 2021-01-22

Family

ID=74213399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020124799A RU2741046C1 (en) 2020-07-27 2020-07-27 Method for production of large-size contour annular article from heat-resistant nickel-base alloy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2741046C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2753103C1 (en) * 2021-02-04 2021-08-11 Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" Method for obtaining complex-shaped products from high-alloy heat-resistant nickel alloys containing more than 30% of strengthening g'-phase
CN114043166A (en) * 2021-10-21 2022-02-15 贵阳安大宇航材料工程有限公司 Manufacturing method of nickel-based superalloy asymmetric special-shaped ring forging
CN114192708A (en) * 2021-12-15 2022-03-18 武汉理工大学 Hot rolling forming method for large aluminum alloy ring piece construction
RU2792019C1 (en) * 2022-07-01 2023-03-15 Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" Method for manufacturing large-sized circular profile products from corrosion-resistant heat-resistant steel
CN117926155A (en) * 2024-03-25 2024-04-26 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 Small-specification GH4141 high-temperature alloy bar and preparation method thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4612062A (en) * 1983-09-28 1986-09-16 Bbc Brown, Boveri & Company, Ltd. Process for producing a fine-grained workpiece from a nickel-based superalloy
RU2335372C2 (en) * 2006-07-03 2008-10-10 ОАО "Русполимет" Method of manufacture of distribution ring blanks from high-alloy nickel alloys
RU2342215C2 (en) * 2006-09-25 2008-12-27 ОАО "Русполимет" Method for production of rolled ring blanks from high-alloy nickel alloys
RU2404282C1 (en) * 2009-08-03 2010-11-20 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method for obtaining irregular-shaped discs from high-resistant nickel alloys
WO2014157662A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 Mmcスーパーアロイ株式会社 Method for manufacturing annular molded article
RU2703764C1 (en) * 2019-02-21 2019-10-22 Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" Method for production of large-size annular part of gas turbine engine from heat-resistant nickel-base alloy

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4612062A (en) * 1983-09-28 1986-09-16 Bbc Brown, Boveri & Company, Ltd. Process for producing a fine-grained workpiece from a nickel-based superalloy
RU2335372C2 (en) * 2006-07-03 2008-10-10 ОАО "Русполимет" Method of manufacture of distribution ring blanks from high-alloy nickel alloys
RU2342215C2 (en) * 2006-09-25 2008-12-27 ОАО "Русполимет" Method for production of rolled ring blanks from high-alloy nickel alloys
RU2404282C1 (en) * 2009-08-03 2010-11-20 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method for obtaining irregular-shaped discs from high-resistant nickel alloys
WO2014157662A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 Mmcスーパーアロイ株式会社 Method for manufacturing annular molded article
RU2703764C1 (en) * 2019-02-21 2019-10-22 Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" Method for production of large-size annular part of gas turbine engine from heat-resistant nickel-base alloy

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2753103C1 (en) * 2021-02-04 2021-08-11 Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" Method for obtaining complex-shaped products from high-alloy heat-resistant nickel alloys containing more than 30% of strengthening g'-phase
CN114043166A (en) * 2021-10-21 2022-02-15 贵阳安大宇航材料工程有限公司 Manufacturing method of nickel-based superalloy asymmetric special-shaped ring forging
CN114192708A (en) * 2021-12-15 2022-03-18 武汉理工大学 Hot rolling forming method for large aluminum alloy ring piece construction
RU2792019C1 (en) * 2022-07-01 2023-03-15 Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" Method for manufacturing large-sized circular profile products from corrosion-resistant heat-resistant steel
CN117926155A (en) * 2024-03-25 2024-04-26 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 Small-specification GH4141 high-temperature alloy bar and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2741046C1 (en) Method for production of large-size contour annular article from heat-resistant nickel-base alloy
CN106583491B (en) A kind of manufacturing method of Cr-Ni-Mo-Nb nickel-base alloy seamless pipe
CN108246948B (en) Forging method for improving GH901 die forging structure
RU2583566C1 (en) METHOD FOR PRODUCING COLD-DEFORMED SEAMLESS PIPES MADE OF TITANIUM ALLOY Ti-3Al-2,5V
CN111215567A (en) Forging method for improving grain size of GH4099 high-temperature alloy thin-wall ring
CA2706289A1 (en) Method for producing a forging from a gamma titanium aluminum-based alloy
CN113102546A (en) GH4202 nickel-based high-temperature alloy pipe and preparation method thereof
CN105880934A (en) Manufacturing method for high-precision cold-drawn inner-hole honed pipe
CN112536406B (en) Forging drawing method for avoiding surface cracking
CN113084061A (en) Nickel-based superalloy GH3536 die forging and forming method thereof
CN104325259A (en) Manufacturing method of seamless steel pipe piercing plug
RU2703764C1 (en) Method for production of large-size annular part of gas turbine engine from heat-resistant nickel-base alloy
RU2380209C1 (en) Method for manufacturing of hollow blade
RU2792019C1 (en) Method for manufacturing large-sized circular profile products from corrosion-resistant heat-resistant steel
CN114043166A (en) Manufacturing method of nickel-based superalloy asymmetric special-shaped ring forging
RU2381083C1 (en) Manufacturing method of scapular blanks
RU2707376C9 (en) Method of manufacturing high precision tubing from hafnium
RU2294247C2 (en) Cold rolled titanium-alloy large- and mean-diameter high-accuracy tubes production method
CN113020313A (en) Ledeburite die steel seamless steel tube and preparation method thereof
RU178559U1 (en) MULTI-LAYER PIPE BILL FOR FORMING A GAS TURBINE ENGINE DISC
CN112496216A (en) Forging production process of 30Cr15MoN high-nitrogen martensitic stainless steel bar
Neminathan et al. Development of ring forgings in Ti-6Al-4V alloy for aero-engine applications
RU2349410C2 (en) Method of solid-rolled rings producing made of heat-resistant nickel alloys
RU2507022C2 (en) Method of fabricating seal rings
RU2392086C1 (en) Method of reactor shell manufacturing